宁夏中卫市中宁县2024-2025学年高二下学期期中考物理试题（解析版）

这是一份宁夏中卫市中宁县2024-2025学年高二下学期期中考物理试题（解析版），共16页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（共7小题，每题4分，共28分）
1. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. 赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦用实验验证了电磁波的存在
B. 电磁波是由均匀变化的电场或磁场产生的
C. 紫外线灭菌消毒主要是利用其具有较高的能量
D. 紫外线比红外线更容易发生衍射
【答案】C
【解析】A．麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在，赫兹通过实验首次证实了电磁波的存在，A错误；
B．电磁波由非均匀变化的电场和磁场相互激发产生，均匀变化的电场或磁场只能产生恒定磁场或电场，无法形成电磁波，B错误；
C．紫外线的频率较高，光子能量大，能够破坏微生物的DNA结构，因此灭菌消毒主要依赖其高能量，C正确；
D．衍射现象与波长相关，波长越长越容易发生衍射。红外线波长比紫外线长，因此红外线更容易发生衍射，D错误。
故选C。
2. “冷”“热”二词常闻于生活，与之相关的“热现象”无所不在、无时不有，远涉宇宙变迁，近涉高新科技，涵盖所有实际发生的过程。这一宏观现象与系统中大量微观粒子的无规则运动密切联系。下列关于布朗运动和扩散现象说法正确的是（ ）
A. 布朗运动就是分子的无规则运动，可用显微镜观察到
B. 悬浮在液体中的颗粒越大，布朗运动越明显
C. 扩散现象与温度有关，温度越高，扩散现象越明显
D. 液体中悬浮颗粒将做直线运动，直到和其他颗粒发生碰撞
【答案】C
【解析】A．布朗运动是固体微粒的无规则运动，是液体或气体分子无规则运动的反映，不是分子的无规则运动，可用显微镜观察到，故A错误；
B．悬浮在液体中的颗粒越小，布朗运动越明显，故B错误；
C．扩散现象与温度有关，温度越高，分子无规则运动越剧烈，扩散现象越明显，故C正确；
D．液体中悬浮颗粒在液体分子的撞击作用下将做无规则运动，并不是直线运动，故D错误。
故选C。
3. 下列说法中正确的是（ ）
A. 的氧气和的氢气，它们的分子平均速率相同
B. 已知氧气的摩尔质量、密度及阿伏加德罗常数，可以算出一个氧气分子的体积
C. 当分子间斥力与引力大小相等时，分子势能极小值
D. 当分子间的距离时，增大分子间距离，分子间作用力做正功，分子势能减少
【答案】C
【解析】A． 温度相同，分子平均动能相同，但氧气分子质量大于氢气，由可知，质量越大，平均速率越小，故氧气分子平均速率小于氢气分子的，故A错误；
B．已知氧气摩尔质量、密度及阿伏加德罗常数，可计算摩尔体积，单个分子占据的空间体积为，但气体分子间距远大于分子本身尺寸，无法得到分子实际体积，故B错误；
C．当分子间斥力与引力大小相等时（即），分子势能处于极小值，此时分子系统最稳定，故C正确；
D．当时，分子间作用力为引力，增大距离需克服引力做功，分子力做负功，分子势能增加，故D错误。
故选C。
4. 如图是一定质量的理想气体的图，气体状态从完成一次循环，（图中实线）和为等温过程，温度分别为和。下列判断正确的是（ ）
A.
B. 过程中，气体的内能不变
C. 若气体状态沿图中虚线由，则气体的平均分子动能先变大后变小
D. 过程中，气体分子在单位时间内与容器单位面积上碰撞的次数增加
【答案】C
【解析】A．等温线离坐标原点越远温度越高，故，A错误；
B．过程中，温度降低，气体的内能减小，B错误；
C．若气体状态沿图中虚线由，因为等温线离坐标原点越远温度越高，则温度先升高后降低，故气体的平均分子动能先变大后变小，C正确；
D．过程中，温度升高，气体分子平均动能变大，单个气体分子对容器的平均冲击力变大，又因为压强不变，故气体分子在单位时间内与容器单位面积上碰撞的次数减小，D错误。
故选C。
5. 质量为M的汽缸口朝上静置于地面上（如图甲），用质量为m的活塞封闭一定量的气体（气体的质量忽略不计），活塞的截面积为S．将汽缸倒扣在地面上（如图乙），静止时活塞没有接触地面．已知大气压强为p0，取重力加速度为g，不计一切摩擦，则下列分析正确的是
A. 甲图中，汽缸对地面的压力为Mg
B. 甲图中，封闭气体压强为
C. 乙图中，地面对汽缸的支持力为Mg + p0S
D. 乙图中，封闭气体压强为
【答案】B
【解析】AB．图甲中对活塞受力分析可知
则封闭气体压强为
对活塞和汽缸整体受力分析可知，地面对汽缸的支持力为
根据牛顿第三定律可知压力为，故A错误，B正确；
C．乙图中，对活塞和汽缸的整体受力分析可知，地面对汽缸的支持力为
故C错误；
D．乙图中，对活塞受力分析可知
则封闭气体压强为
故D错误；
故选B。
6. 如图所示，理想变压器的原线圈接入电压恒定的交流电源，电表均为理想电表，导线电阻不计，为定值电阻。现将滑动变阻器R的滑动触头向上滑动，则下列说法正确的是（ ）
A. 电流表示数均变大
B. 电压表示数均不变
C. 变压器输入功率变小
D. 定值电阻消耗的功率变大
【答案】C
【解析】A．滑动触头向上滑动，R变大，副线圈总电阻变大，副线圈电流减小，又因为原、副线圈匝数比不变，所以原线圈电流也变小，故 A错误；
B．滑动触头向上滑动，R变大，原、副线圈两端电压均不变，所以电压表示数不变，电阻R分压变大，电压表示数变大，故B错误；
C．由，原线圈电流变小，电压表示数不变，可知变压器输入功率变小，故C正确；
D．由可知，副线圈电流减小，则定值电阻消耗的功率变小，故 D错误。
故选C。
7. 如图所示为交流发电机的示意图。一矩形线圈在两磁极间的匀强磁场中绕轴逆时针匀速转动，线圈匝数n=30，线圈电阻r=2Ω，定值电阻R=8Ω，其余电阻不计。线圈绕垂直于磁场的轴以角速度ω=5π rad/s逆时针匀速转动，从线圈平面与磁场方向垂直开始计时（最大磁通量Φm = 0.2Wb）下列说法错误的是（ ）
A. t =0.2s时，线圈位于中性面位置
B. 线圈转动一周，通过电阻R的电流方向改变两次
C. 该交流电电流的有效值为3πA
D. 在0~0.1s内，通过电阻R的电荷量为0.6C
【答案】C
【解析】A．题意可知
t =0.2s时，即经过半个周期时，线圈仍位于中性面位置，故A正确，不符合题意；
B．线圈转动一周，线圈电流方向改变两次，即通过电阻R的电流方向改变两次，故B正确，不符合题意；
C．线圈产生的电动势有效值
该交流电电流的有效值为
故C错误，符合题意；
D．在0~0.1s内，即四分之一个周期内，通过线圈的磁通量该变量为Φm ，则通过电阻R的电荷量为
故D正确，不符合题意。
故选C。
二、多项选择题（共3小题，每题6分，共18分）
8. 如图所示，图甲为磁流体发电机、图乙为霍尔元件、图丙为LC振荡电路、图丁为回旋加速器的原理示意图，忽略粒子在图丁的D形盒狭缝中的加速时间，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，将一束等离子体喷入磁场，A、B板间产生电势差，B板电势高
B. 图乙中，如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小
C. 图丙中，电流强度正在增大过程中，电容器的电荷量也增大
D. 图丁中，随着粒子速度的增大，交变电流的频率也应该增大
【答案】AB
【解析】A．图甲是磁流体发电机，将一束等离子体喷入磁场，根据左手定则可知，正电荷向B板偏转，负电荷向A板偏转，B板电势高，故A正确；
B．设霍尔元件的长为a，宽为b，高为c，稳定后，电场力和洛伦兹力平衡，则有
解得
根据电流的微观定义式I=nqsv
其中n是单位体积内的电子数，q是单个导电粒子所带的电量，S是导体的横截面积，v是导电粒子运动的速度，可得故霍尔电势差为
如果长时间不更换传感器的电源，电源内阻增大，则电流I减小，故霍尔电势差将减小，故B正确；
C．图丙中，电流强度正在增大过程中，根据振荡电流周期性变化的规律可知电流的变化率正在减小，则该时刻线圈的自感电动势正在减小，电容器两端电压在减小，电容器正在放电，电荷量在减小，故C错误；
D．图丁中，回旋加速器正常工作时，交变电流的周期等于做圆周运动的周期，粒子做圆周运动的周期为周期与速度大小无关，保持不变，交流电的周期不变，频率也不变，故D错误。
故选AB。
9. 轻质刚性绝缘细线吊着一质量为m＝0.41 kg、边长L＝1.0 m、匝数n＝10的正方形线圈，且线圈上下边保持水平，其总电阻为R＝1.0 Ω，线圈的下半部分分布着与线圈平面垂直的有界磁场，如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示。重力加速度取10 m/s2，则下列判断正确的是（ ）
A. 线圈中的感应电流大小为1.0 A
B. 线圈中的感应电流方向为逆时针
C. 线圈的电功率为0.25 W
D. t＝0时轻质细线的拉力大小为4.0 N
【答案】BC
【解析】A．感应电动势
线圈中的感应电流大小为，故A错误；
B．磁感应强度大小随时间增大，由楞次定律可知线圈中的感应电流方向为逆时针，故B正确；
C．线圈的电功率为，故C正确；
D．由左手定则可知，线圈所受安培力竖直向上，t＝0时安培力的大小
对线圈由平衡条件得
解得轻质细线的拉力大小为，故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机的电压（经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻在用户端用降压变压器把电压降为已知输电线上损失的功率假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 发电机输出的电流
B. 输电线上的电流
C. 降压变压器的匝数比
D. 升压变压器匝数比
【答案】ACD
【解析】A．根据
发电机输出的电流，故A正确；
B．根据
输电线上的电流，故B错误；
C．降压变压器副线圈得到的功率为
降压变压器副线圈电流为
降压变压器的匝数比，故C正确；
D．升压变压器匝数比，故D正确。
故选ACD。
三、实验题（共16分）
11. “用油膜法估测油酸分子大小”的实验是通过对宏观量的测量来估测分子的大小。试回答以下问题：
（1）如图是该实验的部分操作步骤：下列有关该实验的说法正确的是______。
A. 实验步骤正确的操作顺序是丙→丁→乙→甲
B. 图乙中撒痱子粉的目的是为了能显示出油膜轮廓
C. 图丙配制溶液时浓度要大一些，1滴溶液才能在水面形成足够厚的油膜便于测量
D. 油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，以防酒精挥发影响溶液浓度
（2）该实验中使用的油酸酒精溶液为每1000mL溶液中有纯油酸1mL。用注射器抽得1mL上述溶液，共有液滴80滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上其形状如图所示，坐标中正方形小方格的边长为2cm，由图可知该油膜轮廓面积是____________；则可估测出油酸分子的直径是____________。
（3）某同学将实验中得到的计算结果和实际值比较，发现计算结果偏大，可能的原因是____。
A. 水面上痱子粉撒得过多，油酸未完全散开
B. 求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL溶液的滴数多记了10滴
C. 计算油膜面积时，只数了完整的方格数
D. 油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度增大
【答案】（1）BD （2） （3）AC
【解析】（1）A．图中实验步骤应先在浅盘的水面撒入痱子粉，后配制油酸酒精溶液，再向浅盘中滴入油酸酒精溶液，最后描绘油膜轮廓，即实验步骤正确的操作顺序是乙→丙→丁→甲，故A错误；
B．图乙中撒痱子粉的目的是为了更加精确描绘出油膜的轮廓，故B正确；
C．图丙配制溶液时浓度要小一些，1滴溶液才能在水面形成单分子油膜层，便于精确测量，故C错误；
D．实验中的酒精容易挥发，油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，以防酒精挥发影响溶液浓度，故D正确。
故选BD。
（2）[1]由图示可知，油膜所占坐标纸的格数为57个，油膜的面积
[2]一滴溶液中含纯油的体积
油酸分子的直径是
（3）A．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，即算出的油膜层面积偏小，根据 可知所测的分子直径d明显偏大，故A正确；
B．求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL溶液的滴数多记了10滴，得出的油酸体积偏小，所测的分子直径d偏小，故B错误；
C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数，算出的油膜层面积偏小，所测的分子直径d明显偏大，故C正确；
D．若油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，实验数据处理仍然按照挥发前的浓度计算，即算出的纯油酸体积偏小，则所测的分子直径d明显偏小，故D错误。
故选AC。
12. 某班同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。
（1）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，该实验运用的物理方法是______（选填字母代号）；
A. 控制变量法B. 等效替代法
C. 整体隔离法D. 微元求和法
（2）下列实验器材必须要用的有______（选填字母代号）：
A. 干电池组B. 交流电源
C. 交流电压表D. 直流电压表
（3）下列说法不正确的是______（选填字母代号）：
A. 研究副线圈匝数对输出电压影响，应该保持原线圈电压、匝数不变
B. 测量电压时，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量
C. 变压器开始正常工作后，因为铁芯导电，电能由原线圈输送到副线圈
（4）某同学用如图可拆变压器探究原、副线圈电压与匝数的关系。A线圈“0”“8”对应接线柱间的匝数为800，通过导线接电压为12V的正弦式交变电流；B线圈“0”“4”对应的匝数为400，通过导线接交流电压表，该表读数可能为______
A. 4.8VB. 6.0VC. 12.0VD. 24.0V
（5）依据第四问选择结果，请解释产生该结果的原因（写出一条合理的理由即可）：______。
【答案】（1）A （2）BC （3）C （4）A （5）由于可拆变压器会出现漏磁、涡流等情况，副线圈输出电压小于理想变压器输出电压。
【解析】（1）本实验通过改变原副线圈匝数，探究原副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中要运用控制变量法。
故选A。
（2）在“探究变压器两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列器材在实验中不需要干电池组和直流电压表，而需要交流电源和交流电压表，故选BC。
（3）A．要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该采用控制变量法。保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，再观察副线圈电压的变化，故A正确，不符合题意；
B．测量电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故B正确，不符合题意；
C．变压器开始正常工作后，原线圈中电流变化引起磁场变化，使副线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电流。不是铁芯导电引起的，故C错误，符合题意。
故选C。
（4）若变压器为理想变压器，原、副线圈电压和匝数的关系为
原、副线圈匝数比为
则副线圈两端电压
本题中可拆变压器并非理想变压器，存在漏磁现象，所以副线圈的电压小于理论值。
故选A。
（5）由于可拆变压器会出现漏磁、涡流等情况，副线圈输出电压小于理想变压器输出电压。
四、计算题（共38分）
13. 如图，将粗细均匀且一端开口的玻璃管放置在水平桌面上，管内用长为的水银封闭着一段长度为的空气柱。已知大气压强为，当把玻璃管开口朝上缓慢地竖立到竖直位置时，管内空气柱的
（1）压强大小；
（2）长度。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）对水银柱，根据平衡条件
解得
（2）根据玻意耳定律可得
解得
14. 如图所示：在xOy平面第一象限内存在相邻的匀强电场区域和匀强磁场区域，两场区域宽度均为d，匀强电场沿y轴负方向，电场强度的大小为，而磁场方向垂直纸面向里，一带正电粒子从y轴上的A点以速度v0沿垂直电场方向进入电场，在电场力的作用下发生偏转，然后从C点离开电场进入磁场，当粒子从磁场的右边界D点（C、D两点图中未标出）穿出磁场时速度方向与进入电场A点时的速度方向一致，（带电粒子重力不计）求：
（1）粒子飞出电场时的速度大小及速度与x轴方向的夹角；
（2）粒子在磁场中运动的半径；
（3）带电粒子从进入电场到出磁场运动的总时间。
【答案】（1），速度方向与x轴正方向的夹角为45°；（2）；（3）
【解析】粒子在电场中运动，由牛顿第二定律得
在电场中运动的时间
则
所以
带电粒子速度方向与x轴正方向的夹角为45°
带电粒子在磁场中运动轨迹如下图
运动半径R得
又，得
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的时间
所以粒子运动总时间
15. 如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接，右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、接入电路的电阻为2R的金属棒从高度为h处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。求：
（1）金属棒进入磁场的瞬间，金属棒两端的电压；
（2）金属棒在磁场运动过程中，金属棒产生的焦耳热；
（3）金属棒在磁场中运动的时间t．
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）金属棒沿弯曲部分下滑过程中，机械能守恒，由机械能守恒定律得
得
导体棒切割磁感线产生的电动势
金属棒两端的电压
联立方程可解得
（2）金属棒运动全过程，由能量守恒有
其中，
故金属棒产生的焦耳热
（3）对金属棒在磁场中运动，由动量定理有
故金属棒在磁场中运动时间